3-9、9-3自动循环计数器

《课程名称》

（课程设计）报告书

课题名称

姓名

学号

专业

指导教师

机电与控制工程学院

年月日

设计任务

1. 用集成计数器实行3～9自动循环计数。

2. 电路能实现3～9加法和3～9减法循环计数。

3. 输出用数码显示。

目录

一、总体设计思想

根据题目要求，系统可以划分为以下几个部分，基本思想如下：

1、电源部分，由它向整个系统提供+5V电源。

2、单脉冲产生部分：功能是由它产生单个脉冲，为循环计数部分提供计数脉冲。

3、译码显示电路部分：计数器输出结果的数字显示。

4、加/减控制电路部分：实现加或减循环计数功能由控制部分完成。

5、可逆计数器部分：完成3~9的可逆加或减循环计数。

系统设计方框图如图1所示。

图1 3~9加/减可逆自动循环计数器系统设计方框图

二、方案论证

2.1、译码显示电路

方案一：采用74LS47 TTL BCD—7段高电平有效译码/驱动器，数码管需选用共阳

极数码管。

方案二：采用DCD-HEX——4段数码管，不需要译码器就能直接显示出结果。

确定方案：采用DCD-HEX——4段数码管。

2.2、加/减控制电路

方案一：74LS192 TTL 可预置BCD双时钟可逆计数器。

方案二：74LS191 TT L 同步加/减计数器。

确定方案：经过比较，结合系统要求，决定采用方案二。

2．3、控制部分及循环加减计数部分的设计

同步十进制可逆计数器CT74LS192，逻辑功能示意图见图2。

图2 逻辑功能示意图

2.4、脉冲信号的发生装置

方案一：用信号发生器

方案二：用555定时器

3、74LS192功能表：

表1 74LS192功能表

4、74LS192主要逻辑功能：

（1）异步置数：CR=0,LD=0, QA QB QC QD= A B C D

（2）加计数：CR=0,LD=1, CP u=CP, CP d=1, QA QB QC QD按加法计数

（3）减计数：CR=0,LD=1, CP u=1, CP d=CP, QA QB QC QD按减法计数

5、经过调试以后，发现用74LS191来实现更为简便，于是又重新设计，采用方案一，具体操作如下：

（1）集成十进制同步加／减计数器CT74LS191，逻辑功能示意图见图4。

图3 逻辑功能示意图

LD为异步置数控制端 CT为计数控制端 D0-D3位并行输入端

Q0-Q3为输出端 U/D为加/减计数方式控制端 RC为行波时钟输出端CO/CB为进位输出/借位输出端

（2）74LS191功能表见表2

表2 74LS191功能表

⑶ 主要逻辑功能：

①异步置数功能。

当LD=0时，与CP无关，并行输入数据d3d0被置入。Q3 Q2 Q1 Q0=d3d2 d1 d0。

②计数功能。取CT=0、LD=1。

当U/P=0时，对应CP脉冲上升沿，十进制加法计数器。

当U/P=1时，对应CP脉冲上升沿，十进制减法计数器。

③保持功能。当CT=LD=1时，计数器保持原来的状态不变。

方案确定：经过调试更加确定采用方案二,只需在与非门后加一个与门。

三、系统逻辑框图

图4 74LS192加法计数

说明：由于题目要求加法计数从3开始自动循环到9然后再返回到3，所以并行

输入端DCBA=0011，当计数器的输出时1001时，由于与非门以及非门的作用使LD输入

低电平有效，给计数器置数为0011，再次开始循环。

图5 74LS192减法计数

说明：由于题目要求减法计数从9开始自动循环到3然后再返回到3，所以并行输入端DCBA=1001，当计数器的输出0011时，由于与非门以及或非门的作用使LD输入低电平有效，给计数器置数为1001，再次开始循环。

五、总体电路设计图：

1、74LS191:

图6 总设计电路图

2、工作原理：

由单脉冲产生单元产生的计数脉冲送至74LS191的CP端，做加法时，191的D/U 端需接地，通过手动开关J2就实现加减法运算。当J2接上边的开关时实现加法计数，调节输入端置3，当加过9时，9再加1按照题目要求应该变成3，此时9通过输出端、四个非门以及与非门得到0,0与任何数与运算都是0，然后指数控制端输入有效低电平，控制输入端置数为3，同理做减法时，输入端置9，当达到3时，置数端置9。

七、总结设计电路的特点和方案的优缺点

本方案设计电路的特点是：

优点：电路设计比较简明，大部分所用知识都是根据上课时的理解，所以易于实现。

缺点：由于我们的知识水平有限，此电路的实现与设计要求有一定差距，在以后的学习过程中，我们要学习更多的专业知识，以弥补我们的缺陷。

八、心得体会

通过此次课程设计，我们更深一步了解电子设计的技能；学会利用各种途径去查找资料，例如上网、去图书馆等等。该设计过程中我们遇到很多麻烦，例如怎样让计数器从0到9循环计数，怎样让计数器加到9时自动回到3，减到3时自动返回9。我们在这几个问题上花费了很长时间。本来一开始我们用的是74LS190，但它是10进制的数字显示到9的一瞬间立刻转移，于是我们就考虑74LS191，通过调试该芯片可行。然后我们在经过多次调试将电路中多余元件精简，最后保证电路的设计达到自己所能掌握的最高水平。

九、器件清单